DE1627364A1

DE1627364A1 - Waelzstossmaschine zur Herstellung von Zahnraedern od.dgl.

Info

Publication number: DE1627364A1
Application number: DE19671627364
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ditschler Han Juergen
Original assignee: Maschinenfabrik Lorenz AG
Current assignee: Maschinenfabrik Lorenz AG
Priority date: 1967-09-02
Filing date: 1967-09-02
Publication date: 1971-10-07
Also published as: GB1235296A; US3587384A; FR1577942A

Description

Die Patentanwälte mpl.-Ing .E, tjfourdan

Dipl* -Ing. W.Beyer Frankfurt /Main ffreiherr-vom-Ste:i.

Maschinenfabrik Lorenz JUG*

Ettlingen /Baden _; 1627364

P a tae 11 t a n me 1 dun g

WälzStoßmaschine zur Herstellung von Zahnrädern Qd,dgl.

Die Erfindung bezieht sich auf WälzstOßmaschinen zur Herstellung von Zahnrädern oder dergleichen·

Beim Wälzstoßen erfolgt die Bearbeitung eines sich drehenden Werkstuckes, des sogenannten Werkrades, durch ein sich drehendes, meist zahnradähnlich ausgebildetes Schneidwerkzeug, dem sogenannten Schneidrad, das radial bis zu einem bei Aussenverzähnungen von der Summe bzw. bei Innenverzahnungen von der Differenz der Wälzkreisradien bestimmten Ächsabstand zum ¥erkrad zugestellt wird. Es kann natürlich auch umgekehrt das Werkrad zum Schneidrad zugestellt werden. Werkrad und Schneidrad werden über den Wälzgetriebe zug mit einem tJber Setzungsverhältnis verbunden, das gleich dem Kehrwert desVerhältnisses der Zähnezahlen bzw, der Wälzkreisradien von Werkrad und Schneidrad ist; Zur Erzeugung des Wälzproflies am Werkrad werden dem; Schneidrad axiale Doppelhubbewegungen erteilt. Während der Arbeitshübe wird der Werkstoff der Zahnlücken des Werkrades unter gleichzeitigem Abwälzen des Schneidrades am Werkradν zerspant. Für die, Dauer des jedem Arbeitshub folgenden Rückhubes wird das Schneidrad vom Werkrad oder umgekehrt das Werkrad vom Schneidrad abgehoben, so dass das Schneidrad ohne Berührung mit dem Werkrad zurückgeführt werden kann. Diese Abhebebewegung erfolgt

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Je nach der Art und Form der herzustellenden Verzahnung in Richtung der Verbindungslinie zwischen Schneidrad- und Werkradzentrum oder in einem Winkel zu dieser Linie und wird durch entsprechende Steuerung der Schneidradspindel bzw. der Werkradspindel entweder dem Schneidrad oder dem Werkrad erteilt.

Bei grösseren Zahnlückentiefen wird das volle Profil am Werkrad meistens nicht in einem Werkradrundgang ausgeschnitten. Je nach der Grosse der Zahnlückentiefe wird die Bearbeitung in eine Anzahl Schnitte aufgeteilt, die in mehreren Werkradrundgängen ausgeführt werden. Für Jeden Bundgang wird dem Schneidrad oder dem Werkrad durch eine Kurve oder andere Mittel eine entsprechende Zustellbewegung zum anderen Rad hin erteilt, d.h. der Achsabstand zwischen Schneidrad und Werkrad wird stufenweise oder kontinuierlich von einem Anfangsmaß bis zum Erreichen der vollen Zahntiefe geändert.

Bei den bekannten Wälzstoßmaschinen wird die Wälzbewegung zwischen Schneidrad und Werkrad über einen Wälzgetriebezug mit festem Übersetzungsverhältnis erzeugt, nämlich die beiden Schneckengetriebe, über die Sehneidrad und Werkrad angetrieben werden, sowie weitere konstruktiv bedingte Getriebe wie Kegelradpaare und dgl. einschließlich der Wechselräder· Bas Übersetzungsverhältnis des Getriebezuges errechnet sich aus dem Verhältnis der Zähnezahlen der Getriebeelemente sowie dem Verhältnis der Wälzkreisradien von Schneidrad und Werkrad. Auf Grund dieses festen Übersetzungsverhältnisses findet bei den bekannten Wälzstoßmaschinen normalerweise eine reine Wälzbewegung der Wälzkreise von Schneidrad und Werkrad aufeinander > statt.

Um Sonderformen von Verzahnungen herzustellen, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, die den Aufbau der Maschine komplizieren und ihren Anwendungsbereich auf die spezielle Verzahnungsform beschränken. So werden z.B. sich in Achsrichtung verjüngende Zahndicken durch kegeliges Stoßen des

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Werkrades durch Neigung der Stoßachse des Schneidrades gegenüber der Werkradachse erreicht*

In Achsrichtung gewölbte - längsballige - Zahnflanken werden durch eine radiale Relativbewegung zwischen Schneidradspindel und Werkradspindel über entsprechende Steuerkurven erzeugt·

In manchen Fällen erfordern die Eingriffsverhältnisse beim Verzahnen eine ganz bestimmte Abheberichtung, was beim Umrüsten der· Maschine für eine andere Verzahnung zur Veränderung der entsprechenden Einrichtung führt.

Oft ist es auch erforderlich, die Zahnrichtung der Verzahnung z.B. bei Härteverzug zu korrigieren, wozu bei den bekannten Maschinen umfangreiche Arbeiten auszuführen sind.

Auch soll in manchen Fällen die zu zerspanende Querschnittfläche der Zahnlücke nach zerspanungstechnischen Gesichtspunkten auf die vor-und nachlaufende Zahnflanke des Schneidrades aufgeteilt werden, wozu es einer tangentialen Relativbewegung zwischen Schneidrad und Werkrad bedarf.

Ein weiterer Sonderfall ist das Stoßen von Zahnrädern, deren Zähnezahl eine Primzahl ist, wofür keine Wechselnder vorhanden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wälzstoßmaschine zu schaffen, die auf einfachem Wege und unter Vermeidung komplizierter Veränderungen der Maschine jederzeit an die vorgenannten Erfordernisse angepasst werden kann. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Schneidrad und Werkrad verbindenden Wälzgetriebezug zusätzlich ein Überlagerungsgetriebe eingeschaltet ist, durch welches das von diesem Wälz- ■ getriebezug bestimmte Drehzahlverhältnis zwischen Schneidrad und Werkrad veränderbar ist.

Als Überlagerungsgetriebe ist jedes Getriebe verwendbar, das ausser -dem Eingangsglied und dem Ausgangsglied ein drittes

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bewegliches Getriebeglied besitzt, dessen Bewegung der Bewegung des Eingangsgliedes im Hinblick auf die Bewegung des Ausgangsgliedes additiv oder substraktiv überlagert wird. Besonders zweckmässig ist hier die Verwendung eines Stirn-oder Kegelrad-Ausgleichsgetriebes, wie letzteres insbesondere im Aufeomobilbau Verwendung findet. Dabei wird das dritte Getriebeglied von dem Planetenradträger gebildet, der das die koaxialen Eingangs- und Ausgangsräder formschlüssig verbindende Zwischenrad trägt. Mit einem solchen Ausgleichsgetriebe kann das Drehzahlverhältnis zwischen Schneidrad und Werkrad kontinuierlich oder, diskontinuierlich in beiden Drehrichtungen verändert werden.

Wenn nur begrenzte hin-undhergehende Überlagerungsbewegungen erforderlich sind, kann das Überlagerungsgetriebe u.a. auch ein Schneckengetriebe mit axial verschieblicher Schnecke oder ein Stirnradgetriebe sein, bei welchem zwei mit Schrägverzahnung ineinandergreifende Zahnräder axial zueinander verschieblich sind.

Die Steuerung des dritten Getriebegliedes kann auf verschiedenste Weise erfolgen. Nach einem besonderen Ausbildungsmerkmal der Erfindung wird hierzu ein reversibler Schrittmotor verwendet, der auf einen elektrischen Eingangsimpuls hin eine definierte Winkeldrehung in einer der beiden Drehrichtungen ausführt und danach - gleichsam arretiert - in dieser Stellung verharrt. Da zwischen dem Überlagerungsgetriebe und dem Schneidrad bzw. Werkrad in der Regel ein Schneckengetriebe mit grosser Untersetzung angeordnet ist und auch die Drehschritte des Schrittmotors über ein Schneckengetriebe untersetzt auf das überlagerungsgetriebe übertragen werden können, lassen sich durch einen solchen Schrittmotor feinst gestufte, praktisch kontinuierliche Relativbewegungen zwischen Werkrad und Schneidrad erzielen. ·

Als X-mpulsgeber für den Schrittmotor können alle bekannten Impulsgabeeinrichtungen verwendet werden, die sich in ein

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Abhängigkeitsverhältnis zur Doppelhubbewegung des Schneidrades, zur Abhebebewegung des Schneid- oder Werkrades, zur Zustellbewegung des Schneid- oder Werkrades und zur Drehbewegung des Schneid- oder Werkrades bringen lassen.

Durch eine von der Doppelhubbewegung des Schneidrades abhängige Relativbewegung können sich in Achsrichtung verjüngende Zahndicken oder in Achsrichtung gewölbte — längsballige Zahnflanken hergestellt werden, oder es kann durch eine relative Verdrehung zwischen Schneidrad und Werkrad am Ende des Arbeitshubes die für den Rückhub erforderliche Abheberichtung mit einem bestimmten Winkel zur Verbindungslinie zwischen Schneidrad- und Werkradzentrum erzeugt werden. Auch können Korrekturen der Zahnrichtung der Verzahnung vorgenommen werden.

Die Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen Schneidrad und Werkrad kann auch nach vollendetem Werkradrundgang mit oder · ohne Tiefenzustellung erfolgen, um durch diese relative Verdrehung zwischen Schneidrad und Werkrad die zu zerspanende Querschnittsfläche der-Zahnlücke nach zerspanungstechnischen Gesichtspunkten auf die vor-und nachlaufende Zahnflanke des Schneidrades aufzuteilen. Derselbe Effekt wird auch erzielt, indem die relative Verdrehung zwischen S&hneidrad und Werkrad von der Zustellungsbewegung zwischen Schneidrad und Werkrad gesteuert wird.

Um Zahnräder, deren Zähnezahl eine Primzahl ist, wofür keine Wechselräder vorhanden sind, stoßen zu können, wird über das Überlagerungsgetriebe in Abhängigkeit von der Drehung des Werkrades eine kontinuierliche Zusatzbewegung in den Wälzgetriebezug eingeleitet. Hierbei wird das die Veränderung des Drehzahlverhältnisses zwischen Werkrad und Schneidrad bewirkende Getriebeglied des Überlagerungsgetriebes, wie insbesondere der Planetenradträger eines Stirn-oder Kegelrad-Ausgleiohsgetriebes, zweckmässig über ein der gewünschten Primzahl entsprechendes Rädergetriebe von der Hauptwelle der Maschine angetrieben,

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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, die in perspektivischer Darstellung das Getriebe einer Wälzstoßmaschine nach der Erfindung zeigt.

Der Antriebsmotor 1 treibt über Vorgelegeräder 2,3»4,5 die Welle 6 an. Auf der Welle 6 sitzt eine Schnecke 7» die in ein Schneckenrad 8 auf der Werkradspindel 9 eingreift, auf welcher das zu bearbeitende Werkrad 10 befestigt ist.

Von der Welle 6 wird über Wechselräder 11,'12_Τ ^/Ι3»1^»15 ferner die Eingangswelle 16 eines in seiner Gesamtheit mit 17 bezeichneten Kegelrad-Ausgleichsgetriebes angetrieben, dessen Abtriebswelle 18 über ein erstes Kegelradpaar 19»20 eine vertikale Zwischenwelle 21 und ein zweites Kegelradpaar 22,23 zu einer Antriebswelle 24 für die Drehbewegung des Schneidrades 25 führt. Das Schneidrad 25 sitzt am unteren Ende einer Schneidradspindel 26, die axial verschieblich, aber mit Hilfe eines Längskeils 27 drehfest verbunden ein Schneckenrad 28 durchsetzt, in welches eine auf der Antriebswelle 24 sitzende Schnecke 29 eingreift. Ein Kurbeltrieb 30 erteilt der Schneidradspindel eine durch den Doppelpfeil H angedeutete vertikale Doppelhubbewegung, während sich gleichzeitig das Schneidrad 25 und das Werkrad 10 bei Aussenverzahnungen in Richtung der eingezeichneten Drehpfeile gegensinnig zueinander drehen. Ausserdem führt das Schneidrad oder das Werkrad nach Jedem Arbeitshub eine Abhebebewegung in Richtung des Doppelpfeiles A, d.h. in Richtung der Verbindungslinie zwischen den Zentren des Schneidrades 25 und des Werkrades 10 oder in einem Winkel zu dieser aus, der am Ende des Rückhubes eine entgegengesetzte Anstellbewegung folgt. Darüberhinaus erfolgt in bekannter Weise eine Zustellbewegung, die entweder vom Schneidrad in Richtung des Pfeiles B, oder vom Werkrad in Richtung des Pfeiles C ausgeführt wird.

Das Ausgleichsgetriebe 17 weist in an sich bekannter Weise ein auf der Eingangswelle 16 sitzendes und aomit das Eingangs-

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glied des Getriebes bildendes Kegelrad 31 und ein auf der koaxial dazu angeordneten Ausgangswelle 18 sitzendes, das Ausgangsglied des Getriebes bildendes Kegelrad 32 auf, die durch ein in beide Kegelräder 31,32 eingreifendes drittes Kegelrad 33 formschlüssig miteinander verbunden sind. Das Kegelrad 33 ist frei drehbar um ein lotrecht zu den Wellen 16,18 gerichtete Achse an einem Joch. 34· zwischen zwei Tragscheiben 35»36 gelagert, die ihrerseits frei drehbar auf den Wellen 16 bzw. 18 angeordnet sind. Die ICragscheibe 36 ist als Schneckenrad ausgebildet, in welches eine Schnecke 37 eingreift, die über eine Schneckenradwelle 38 und ein Stirnradpaar 39 »40 von einem Schrittmotor 41 her angetrieben werden kann.

Wie bereits oben erwähnt, ist der Schrittmotor, solange er keine elektrischen Impulse erhält gleichsam arretiert, wodurch auch der von den Tragscheiben 35» 36 und dem Joch 34· gebildete Planetenradträger in seiner Drehstellung im Verhältnis zu den Wellen 16,Λ8 festgehalten wird. Das am Joch 34* gelagerte Kegelrad 33 bildet in diesem Zustand nur ein Zwischenrad, mit dessen Hilfe die Drehung der Welle 16 in eine entgegengesetzte Drehung der Welle 18 umgewandelt wird.

Sowie nun aber der Schrittmotor 4-1 einen oder mehrere elektrische Impulse erhält, dreht er über das Stirnradpaar 40,39 und die Welle 38 die Schnecke 37 und über diese in entsprechendem Untersetzungsverhältnis den Planetenradträger 34-,35»36 mit dem Kegelrad 33- Diese Drehbewegung des Planetenradträgers wird der Drehung der Eingangswelle 16 Je nach deren Drehrichtung additiv oder subtraktiv überlagert und hat zur Folge, daß zu der durch entsprechende Auswahl der Wechselräder 11,12,113,14-,15 erzielten Wälzbewegung der Wälzkreise des Schneidrades und des Werkrades eine Relativbewegung in Umfangsrichtung hinzutritt, die den gewünschten oben erwähnten Zwecken dient.

Wenn Primräder gestossen werden sollen, wird der Schrittmotor

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mit dem Stirnradpaar 39 »4-0 durch ein die Hauptwelle 6 mit der Schneckenradwelle 38 verbindendes (nicht dargestelltes) Rädergetriebe ersetzt, dessen Übersetzungsverhältnis der gewünschten Primzahl der Zähne des Werkrades .entspricht.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Wälzstoßmaschine zur Herstellung von Zahnrädern oder dergleichen dadurch gekennzeichnet, daß in den Wälzgetriebezug (8,7,11,- '15i 19,20,22,23,29»28) zum Antrieb des Werkrades (10) bzw. des Schneidrades (25) zusätzlich ein Überlagerungsgetriebe (17) eingeschaltet ist, durch welches das von dem Wälzgetriebezug bestimmte Drehzahlverhältnis zwischen Werkrad und Schneidrad veränderbar ist,

2. Wälz stoßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsgetriebe ein Stirnoder Kegelrad-Ausgleichsgetriebe (17) ist.

3· Wälzstoßmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-z ei c h η e t, daß das Überlagerungsgetriebe ein Schneckengetriebe mit axial verschieblicher Schnecke ist.

4. Wälzstoßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsgetriebe ein Stirnradgetriebe ist, bei welchem zwei mit Schrägverzahnungen ineinandergreifende Zahnräder axial zueinander verschieblich sind.

5. Wälzstoßmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennz ei chnet, daß das die Veränderung des irehzahlverhältnisses zwischen Werkrad (10) und Schneidrad (25) bewirkende Getriebeglied (33 - 36) des Überlagerungsgetriebe« (17) von einem Schrittmotor (41) antreibbar ist.

6. Wälzstoßmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen Werkrad (10) und Schneidrad (25) in Abhängigkeit von der Doppelhubbewegung dee Schneidradea (25) steuerbar ist*

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7· Wälzstoßmaschine nach, einem oder mehreren der Ansprüche 1 "bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen Werkrad (10) und Schneidrad (25) in Abhängigkeit von der Abhebebewegung zwischen Werkrad und Schneidrad steuerbar ist,

8. Wälzstoßmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen Werkrad (10) und Schneidrad (25) in Abhängigkeit von der Zustellbewegung des Werkrades oder des Schneidrades steuerbar ist.

9· Wälzstoßmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen Werkrad (10) und Schneidrad (25) in Abhängigkeit von der Drehung des Werkrades oder des Schneidrades steuerbar ist·

10. Wälzstoßmaschine nach einem der Ansprüche 1,2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das die Veränderung des Drehzahlverhältnisses zwischen Werkrad (10) und Schneidrad (25) bewirkende Getriebeglied (33 bis 36) des Überlagerungsgetriebes (1?) über ein der gewünschten Primzahl entsprechendes Rädergetriebe von der Hauptwelle der !faschine antreibbar ist.

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